Устойчивость стреловых кранов

1. Задание 1

1. Рассчитать коэффициент грузовой и собственной устойчивости гусеничного крана.

2. Исходя из условий грузовой устойчивости крана определить его допустимую грузоподъемность на максимальном, минимальном и среднем вылетах крюка при максимальной стреле. Построить график зависимости грузоподъемности от вылета крюка.

3. Исследовать условия, вызывающие неустойчивое равновесие крана.

1.1 Исходные данные: Вариант 1

1. Тип крана	Гусеничный
2. Грузоподъемность, т	17
3. Скорость подъема – опускания груза, м/мин	7
4. Частота вращения поворотной оси, мин^-1	0,4
5. Время пуска и торможения механизма подъема, с	0,46
6. Масса крана, т	26

2. Расчет устойчивости гусеничного крана

Геометрические и весовые параметры крана.

Длина максимальной стрелы:

м

Вылет крюка максимальный:

м

Вылет крюка минимальный:

м

Расстояние от оси вращения до пяты стрелы:

м

Высота от опорной поверхности до пяты стрелы:

м

Радиус хвостовой части поворотной платформы:

м

Высота гусениц:

м

Длина гусениц:

м

Ширина гусеничного хода:

м

Ширина транспортная:

м

Высота транспортная:

м

Угол наклона стрелы при заданных значениях вылета крюка:

при A_MAX

при A_MIN

при

Высота от опорной поверхности до центра тяжести стрелы при указанных вылетах крюка:

м

м

м

Высота от опорной поверхности до центра тяжести крюковой обоймы при указанных вылетах крюка h_кр.о.i = L_c∙sinγ_i :

при A_MAX м

при A_MIN м

при A_СР м

Высота от опорной поверхности до центра тяжести ходовой части:

м

Высота от опорной поверхности до центра тяжести поворотной платформы:

м

Высота от опорной поверхности до центра тяжести противовеса:

м

Расстояние от оси вращения крана до центра тяжести противовеса:

м

Расстояние от оси вращения крана до центра тяжести поворотной платформы:

м

Расстояние от оси вращения крана до центра тяжести стрелы при указанных вылетах:

м

м

м

Расстояние от оси вращения крана до ребра опрокидывания (принимая, что оно проходит через наружную кромку опорных катков гусеничного хода):

м

Масса одного метра длины стрелы:

т

Масса стрелы:

т

Масса ходовой части:

т

Масса крюковой обоймы:

т

Масса противовеса:

т

Масса поворотной платформы:

т

Координаты центра тяжести крана:

Расстояние от оси вращения до центра тяжести крана в горизонтальной плоскости при указанных вылетах крюка:

м

м

м

Высота от опорной поверхности до центра тяжести крана при указанных вылетах крюка:

м

м

м

Коэффициенты устойчивости крана:

Момент, удерживающий кран от опрокидывания на горизонтальной поверхности в сторону груза, создаваемый силой тяжести крана относительно ребра опрокидывания.

кНм

кНм

кНм

Из условия грузовой устойчивости без учета дополнительных нагрузок допускаемые величины груза на указанных вылетах крюка определяется как:

и составляет на максимальном вылете:

кН

на минимальном вылете:

кН

на среднем вылете:

кН

Коэффициент грузовой устойчивости крана без учета дополнительных нагрузок:

т.е. при минимальном вылете и максимальном грузе на крюке условие грузовой устойчивости крана без учета дополнительных нагрузок соблюдается.

Момент, удерживающий кран от опрокидывания с учетом дополнительных нагрузок и уклона основания при указанных вылетах крюка:

кНм

кНм

кНм

кНм

где С и h координаты центра тяжести крана при указанных вылетах крюка, α=3⁰ – максимальный угол наклона крана.

Момент от сил инерции при торможении опускающегося груза определяется для минимального вылета крюка и максимальной величины груза:

кНм

где V = 0,117 м/с – скорость подъема груза;

t = 0,46 с – время пуска и торможения механизма.

Момент от центробежной силы при вращении крана:

кНм

где H₀=h₀+L_c∙sin86⁰ H₀=1,57+25,14∙0,997=26,63м – высота от опорной поверхности до головки стрелы при минимальном вылете крюка;

Момент от сил ветра, действующих на кран, стрелу и груз:

где М_в^к = q∙К∙К_р∙В_т∙H_т∙l_к = 175∙1,4∙1∙4,4∙3,29∙3,29 = 11,67 кНм – момент от действия силы ветра на ходовую поворотную части;

q = 175 н/м² – скоростной напор;

К = 1,4 – коэффициент аэродинамического сопротивления;

l_к = H_т – расстояние от опорной поверхности до линии действия силы ветра;

В_т = h_т – ширина и высота (транспортная) крана, м.

кНм

момент от сил ветра, действующей на стрелу L_с = 25,14 м при минимальном вылете крюка;

м – размер стороны поперечного сечения стрелы;

кНм

момент от сил ветра, действующей на груз в верхнем положении.

Тогда суммарный момент от сил ветра, действующей на кран:

кНм

Коэффициент грузовой устойчивости с учетом дополнительных нагрузок и уклона крана:

кНм

т.е. условия грузовой устойчивости крана с учетом дополнительных нагрузок и уклона опорной площадки выполняются.

Коэффициент собственной устойчивости крана:

кНм

где

кНм

- момент, удерживающий кран от опрокидывания в сторону уклона, создаваемый силой тяжести крана относительно ребра опрокидывания;

кНм

- момент от силы ветра, опрокидывающий кран в сторону противовеса и уклона основания крана при максимальном вылете крюка.

Коэффициент собственной устойчивости:

кНм

Таким образом, условия собственной устойчивости крана при воздействии на него ураганного ветра в сторону уклона основания и при минимальном вылете крюка выполняются.

Исследование условий потери устойчивости крана:

Величина груза, вызывающая неустойчивое равновесие крана без учета дополнительных нагрузок:

кНм

при максимальном вылете крюка:

кН

при минимальном вылете крюка:

кН

при среднем вылете крюка:

кН

Предельно допустимый вес груза, поднимаемого краном:

где - расстояние от головки стрелы до центра тяжести подвешенного груза в его наинизшем над уровнем положении, м;

Н₀ – расстояние от головки стрелы до опорной поверхности, м;

К_г = 1,15 – коэффициент грузовой устойчивости крана.

при максимальном вылете крюка:

кН

при минимальном вылете крюка:

кН

при среднем вылете крюка:

кН

Вес груза, вызывающий положение неустойчивого равновесия крана (при К_г = 1) на максимальном вылете крюка:

кН

на минимальном вылете крюка:

кН

на среднем вылете крюка:

кН

Величина угла α наклона опорной площадки, вызывающая неустойчивое равновесие крана, определяется из условия:

кНм

кНм

При α = 17⁰:

кНм

При α = 20⁰:

кНм

Угол наклона α опорной площадки α ≈ 19⁰ вызывает неустойчивое равновесие крана.